Дефекты сварных швов: виды, причины и как их исправить

Дефекты сварных швов — это отклонения формы, размеров и сплошности шва: снаружи видны подрезы, наплывы, прожоги, кратеры, неравномерный валик, брызги и выходящие на поверхность поры; внутри скрываются поры, шлаковые включения, непровар, несплавление и трещины. Почти все они вырастают из трёх причин: неверный режим (ток, напряжение, скорость), грязный или влажный металл и плохая защита ванны, ошибки техники — угол, длина дуги, порядок проходов. Аппарат тоже влияет: стабильная дуга и функции горячего старта, форсажа и антизалипания, как у TSS EVO MMA-200 за 6 000 ₽ на момент публикации, снимают часть проблем на старте и при короткой дуге, но не заменяют зачистку и правильный режим.

Что такое дефект сварного шва и какие бывают виды

Дефектом сварного шва называется любое отклонение от требований к соединению: несплошность металла, неверная форма или размер, включение постороннего вещества. Классификацию и обозначения задают ГОСТ 30242-97 и ГОСТ Р ИСО 6520-1, а допустимы ли конкретные дефекты и в каком размере — решает нормативный документ на изделие: проект, СП или отраслевые правила. Одна мелкая пора в ограждении может быть допустима, такая же пора в сосуде под давлением — нет.

Для практики удобнее деление на наружные дефекты (видны при осмотре) и внутренние (видны только приборам). Отдельно стоят сквозные — свищ или прожог, через которые проходит жидкость или газ.

Наружные дефекты сварных швов

Подрезы

Как выглядит. Канавка в основном металле вдоль края валика: металл кромки расплавился, а наплавленный не заполнил углубление. Подрез уменьшает рабочее сечение и работает как надрез, от которого под переменной нагрузкой идёт трещина.

Причины.

• MMA — завышенный ток, длинная дуга, электрод наклонён в сторону вертикальной стенки в угловом шве, быстрый ход без задержки на краях.
• MIG/MAG — завышенное напряжение при большой скорости ведения, горелка смещена от оси шва.
• TIG — велик ток для толщины, присадку подают нерегулярно, и ванна «съедает» кромку.

Как предотвратить. Убавить ток или напряжение, укоротить дугу, при колебаниях задерживаться у кромок, в угловом шве направлять электрод в угол, а не на стенку.

Как исправить. Мелкий подрез зачищают и заполняют тонким валиком электродом меньшего диаметра или TIG с присадкой на пониженном токе, затем зашлифовывают переход.

Прожог и наплывы

Прожог — сквозное отверстие в шве с вытекшим металлом. Причина при любом процессе одна: слишком много тепла на эту толщину — велик ток, мала скорость, широкий зазор. Особенно часто на листе до 2 мм; приёмы для тонкого металла собраны в статье сварка тонкого металла. Исправляют так: зачищают края отверстия, при необходимости подкладывают медную пластину с обратной стороны и заваривают короткими участками от краёв к центру на пониженном токе.

Наплыв — металл натёк на основной металл и не сплавился с ним. Под наплывом почти всегда скрывается несплавление. Причины: при MMA — велик ток, медленный ход, при вертикали и потолке — неверный угол; при MIG — избыток подачи проволоки относительно напряжения; при TIG — слишком много присадки. Наплыв срезают шлифмашиной и проверяют, нет ли под ним несплавления; если есть — выбирают и переваривают.

Кратеры

Кратер — углубление в конце шва, где оборвали дугу. Металл в нём остывает последним, усаживается и часто даёт кратерную трещину.

• MMA — дугу обрывают резким отводом электрода. Правильно: в конце шва вернуться на 10–15 мм назад по валику или сделать паузу, заполнить кратер и только потом плавно отвести.
• MIG — то же движение возврата или режим 4Т с током заварки кратера, если он есть в аппарате.
• TIG — ток не сбрасывают кнопкой мгновенно, а дают время спада и ток заварки кратера.

Незаполненный кратер зачищают и заваривают; кратер с трещиной вырезают до здорового металла.

Неравномерный шов и разбрызгивание

Неравномерная ширина и высота валика, рваная чешуя — следствие нестабильной руки и плавающей длины дуги или вылета проволоки. Это нарушение формы, а не только эстетика: на узких участках шов тоньше расчётного. Разбрызгивание — капли металла, приварившиеся рядом со швом. При MMA причины — длинная дуга, завышенный ток, магнитное дутьё, сырые электроды. При MIG/MAG брызги дают рассогласование напряжения и подачи, неверная полярность, чистая углекислота вместо смеси. Брызги снимают скребком или шлифовкой — на ответственных изделиях их не оставляют, потому что под каплей начинается коррозия.

Внутренние дефекты: поры, непровар, несплавление, шлак

Поры и свищи

Как выглядит. Пора — пузырёк газа, застывший в металле: круглый или вытянутый, одиночный, цепочкой или скоплением. Свищ — пора, вытянутая к поверхности и вскрывшаяся воронкой, иногда сквозная. Внутренние поры видно только на рентгене или ультразвуке, наружные — сразу после отбивки шлака.

Причины дефектов сварных швов в виде пор зависят от процесса:

• MMA — ржавчина, окалина, краска, масло на кромках; отсыревшие электроды, особенно с основным покрытием; длинная дуга, при которой газ от покрытия не накрывает ванну.
• MIG/MAG — нет газовой защиты: сквозняк, мал или слишком велик расход (турбулентность подсасывает воздух), сопло забито брызгами, подсос воздуха через негерметичный шланг, большой вылет проволоки, грязная или ржавая проволока. Как выставить расход и чем защищают ванну, разобрано в статье какой газ для полуавтомата.
• TIG — мал расход аргона, нет постпродувки, газовая линза или сопло подобраны неверно, грязная присадка; на алюминии — оксидная плёнка и влага на кромках.

Как предотвратить. Зачистить кромки до блеска на 10–20 мм, прокалить электроды по режиму с пачки (подробно — в статье какие электроды выбрать), держать короткую дугу, работать в закрытом от ветра месте, проверить газовый тракт.

Как исправить. Цепочку и скопление пор выбирают шлифмашиной или фрезой до чистого металла и переваривают. Поверх поры не варят: газ останется внутри.

Непровар и несплавление

Непровар — металл не расплавлен на всю глубину соединения, чаще всего в корне шва. Несплавление — наплавленный металл лёг на кромку или на предыдущий валик, но не сплавился с ним. Оба дефекта снаружи часто не видны: валик выглядит нормально, а соединение держит вдвое меньше.

Причины.

• MMA — мал ток для диаметра электрода, велика скорость, узкий зазор и разделка, толстый электрод в корне, шлак, затёкший вперёд дуги.
• MIG/MAG — занижено напряжение при короткой дуге: металл холодный и ложится «гусеницей» поверх кромки, это характерное для полуавтомата несплавление. Ещё — ведение «углом вперёд» с большой скоростью и неверный вылет.
• TIG — малый ток, расфокусированная дуга из-за тупого вольфрама, присадку подают в ванну раньше, чем расплавилась кромка.

Как предотвратить. Разделка кромок и зазор по толщине, ток в рабочем диапазоне электрода, корневой проход — электродом меньшего диаметра, угол «назад» для глубокого провара, зачистка каждого прохода. Как подобрать ток под электрод, рассказано в статье как настроить сварочный инвертор, напряжение и подачу полуавтомата — в статье настройка сварочного полуавтомата.

Как исправить. Непровар корня с доступом с обратной стороны выбирают и подваривают подварочным швом. Без доступа — вырезают шов до корня и переваривают заново. Несплавление между валиками выбирают до здорового металла.

Шлаковые и вольфрамовые включения

Шлаковое включение — кусок шлака, оставшийся внутри шва. Типично для MMA и порошковой проволоки при многопроходной сварке: шлак предыдущего валика не отбили, или он затёк вперёд дуги при большом наклоне электрода и малом токе. Предотвращение — зачистка каждого прохода до металла, ток не ниже рабочего, валики без глубоких канавок между ними. Вольфрамовое включение бывает только при TIG: касание вольфрамом ванны или ток выше допустимого для диаметра электрода. Выход — поджиг HF или Lift вместо чирканья, острый электрод нужного диаметра. Оба включения выбирают и переваривают.

Трещины: горячие и холодные

Трещина — самый опасный дефект сварного шва: она растёт под нагрузкой, и ни один норматив на ответственные конструкции её не допускает.

Горячие трещины возникают при кристаллизации, пока металл ещё не остыл: идут по оси шва или в кратере. Причины — высокое содержание серы и углерода, узкий и глубокий шов, где последние порции жидкого металла собираются по центру, жёсткое закрепление деталей, незаполненный кратер. Профилактика — правильная форма шва (ширина больше глубины), заварка кратера, присадка под марку стали.

Холодные трещины появляются после остывания — иногда через несколько часов, — чаще в зоне термического влияния рядом со швом. Главные причины — водород из сырых электродов или влажных кромок, закаливающаяся сталь (высокоуглеродистая, легированная) и остаточные напряжения. Профилактика — прокалённые электроды с основным покрытием, предварительный подогрев для сталей, склонных к закалке, медленное остывание, правильный порядок наложения швов. Режим подогрева берут из технологии на конкретную сталь, а не на глаз.

Как исправить трещину. Концы трещины засверливают, чтобы она не пошла дальше, трещину вырезают до здорового металла с разделкой под сварку, проверяют капиллярным методом, что она выбрана целиком, и переваривают. Заваривать поверх нельзя: трещина продолжится в новом металле.

Таблица: дефект → причина → настройка или приём по процессам

Таблица для поиска причины по уже найденному дефекту. Признаки ошибок новичка «что видно на шве — что поправить» собраны в статье сварка инвертором для начинающих — здесь разбивка по процессам.

Значения тока, напряжения и расхода газа подбирают по паспорту аппарата, пачке электродов или катушке проволоки — универсальных цифр нет.

Как сварочный аппарат влияет на дефекты

Аппарат не сварит за сварщика, но несколько функций прямо закрывают типовые дефекты. Ниже — что указано в карточках моделей каталога.

MMA: горячий старт, форсаж, антизалипание. Горячий старт кратковременно поднимает ток при поджиге — меньше непровара и пор в начале шва, где металл ещё холодный. Форсаж дуги добавляет ток при укорачивании дуги — электрод реже тухнет и залипает. Антизалипание сбрасывает ток при залипании электрода, он не перегревается и не портит покрытие. Все три функции есть у TSS EVO MMA-200, TSS EVO MMA-250 за 10 170 ₽ и TSS PRO MMA-200 за 6 204 ₽ — у PRO MMA-200 форсаж регулируемый, ПВ 80%. У HUGONG EXTREME 200 III в описании горячий старт и антизалипание без регулировки форсажа. В описании HUGONG POWER STICK 250 III прямо сказано, как форсаж связан с дефектами: на максимуме он помогает избежать прилипания электрода, при прожигании металла его нужно убавить. Цены на момент публикации.

Стабильность дуги и сеть. Длинный тонкий удлинитель и просадка сети делают дугу вялой — это прямой путь к непровару и порам. Сечение кабелей — в статье кабель для сварочного аппарата. Если аппарат уходит в термозащиту посреди шва, на месте обрыва остаётся кратер; запас по времени работы считают по ПВ сварочного аппарата.

Инверторы MMA с горячим стартом и антизалипанием

Арт. 035247В наличии

Сварочный инвертор ТSS EVO MMA-200

5 400 ₽6 000 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 035254В наличии

Сварочный инвертор ТSS EVO MMA-250

9 153 ₽10 170 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 028431В наличии

Сварочный инвертор TSS PRO MMA-200

5 583 ₽6 204 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 029616В наличии

Сварочный инвертор HUGONG POWER STICK 250 III

35 146 ₽39 051 ₽−10%/шт.

В корзину

MIG/MAG: индуктивность, синергия, импульс. У TSS EVO MIG-250 за 22 374 ₽ напряжение регулируется в пределах 16–26,5 В, в режиме MMA есть горячий старт, антизалипание и регулируемый форсаж. У HUGONG PMIG 200 III за 59 100 ₽ — синергетическое управление, регулировка индуктивности (влияет на разбрызгивание и жёсткость дуги), время предпродувки и постпродувки газа (против пор в начале и в конце шва), стартовый ток, импульсный и двойной импульсный режимы, снижающие тепловложение — меньше прожогов и деформаций на тонком металле. Многофункциональный TSS EVO MTM-200 PULSE за 50 850 ₽ — синергетический аппарат с режимом PULSE MIG.

TIG: спад тока, заварка кратера, продувка. У TSS EVO TIG-200 за 19 323 ₽ и TSS NEO TIG-200 за 15 000 ₽ регулируются стартовый, рабочий ток и ток заварки кратера, время продувки, есть выбор поджига Lift или HF — поджиг без касания убирает вольфрамовые включения. У HUGONG ETIG 200DP III за 40 000 ₽ — предпродувка 0–5 с, постпродувка 1–15 с, нарастание тока 0–15 с и спад 0–25 с, а режим холодной прихватки помогает на тонком металле не прожигать. Для алюминия нужен переменный ток, иначе оксидная плёнка даёт включения и несплавление: TSS EVO TIG-200 AC/DC за 30 000 ₽, подробнее — в статье сварка алюминия.

Полуавтоматы и TIG с настройками против пор и кратеров

Арт. 035259В наличии

Сварочный полуавтомат TSS EVO MIG-250

20 137 ₽22 374 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 029651В наличии

Сварочный полуавтомат HUGONG PMIG 200 III

53 190 ₽59 100 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 035262В наличии

Аппарат аргонодуговой сварки TSS EVO TIG-200

17 391 ₽19 323 ₽−10%/шт.

В корзину

Арт. 041202В наличии

Аппарат аргонодуговой сварки HUGONG ETIG 200DP III (cold tack)

36 000 ₽40 000 ₽−10%/шт.

В корзину

Контроль дефектов сварных швов: какими методами проверяют

Методы контроля дополняют друг друга: каждый видит свой тип дефектов.

Для мастерской доступен первый метод и капиллярный набор из аэрозолей. УЗК и рентген выполняют аттестованные лаборатории по нормативам на изделие — они же оценивают, допустим ли найденный дефект.

Как исправить дефект сварного шва: общий порядок

1. Найти границы дефекта — осмотром, а для трещин капиллярным контролем.
2. Выбрать дефектный участок шлифмашиной или фрезой до здорового металла, с плавными скосами под сварку. У трещины сначала засверлить концы.
3. Зачистить выборку и по 10–20 мм вокруг до блеска.
4. Переварить тем же процессом и материалами, что и основной шов, — режим подобрать под ремонтную толщину.
5. Повторить контроль тем же методом, которым дефект нашли.

Один и тот же участок многократно не переваривают: каждый нагрев ухудшает металл в зоне термического влияния, поэтому число ремонтов ответственных швов ограничивают нормативы.

Безопасность при сварке и исправлении швов

Подробно о маске — в статье как выбрать сварочную маску.

Все аппараты для ручной дуговой сварки — в разделе сварочные инверторы MMA, полуавтоматы — в разделе MIG/MAG, аппараты для аргона — в разделе TIG, электроды и проволока — в сварочных материалах. PROTSS — официальный дилер ТСС: работаем с юрлицами по счёту, в том числе по 44-ФЗ и 223-ФЗ, доставляем по России, для юрлиц действуют скидки до 30%.